Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Körpers mit wabenartiger Struktur
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kör per, s mit wiabenartiger Struktur.
Das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass ein weicher, härtbarer Werkstoff als Strang in ein bienenwabenähnliches Stützgerüst in Richtung der Längsrichtung der Wabenwände gepresst wird, dass dabei dieses bienenwabenförmige Stützgerüst an seiner äusseren Umfangsfläche entgegen der Wirkung des durch den Fluss des Werkstoffes bedingten Pressdruckes gehalten wird und dass nach Passieren des bienenwabenförmigen Stützgerüstes der Werkstoff durch an der unteren Fläche dieses Stützgerüstes befestigte Formteile von seiner das Stützgerüst ausfüllenden Gestalt in Form von zueinander parallel liegenden Einzelsträngen zu einer wabenförmigen, zusammenhängenden Struktur umgeformt wird und danach die Zone der Formteile als endloser Strang verlässt.
In einer besonderen Ausfüh rungsform des Verfahrens wird dieser endlose Strang ausserhalb der Zone des bienenwabenförmigen Stützgerüstes und seiner an ihm befestigten Formteile gehärtet und vor, während oder nach dieser Härtung in einzelne Abschnitte zerteilt.
Als weicher, härtbarer Werkstoff sei beispielsweise eine keramische Masse, wie Ton, genannt, die sich gut verkneten lässt und nach Umformung im Sinne der Erfindung durch Hitzeeinwirkung gebrannt wird. Als zweites Beispiel eines solchen Werkstoffes sei ein Harnstoff Formaldehyd-Kondens ationsharz (Duroplast) genannt, welches durch Füllmittel (z. B. Kreide) und Wasser in eine vorübergehend weiche, knetbare Form gebracht wird und nach Umformung zum wabenförmigen Körper im Sinne der Erfindung durch bekannte chemische Prozesse und gegebenenfalls zusätzlicher Wärmeeinwirkung zur chemischen Aushärtung gebracht wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die sich kennzeichnet durch eine Einrichtung zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verpressen eines kompakten Stranges des verformbaren, härtbaren Werkstoffes, einer plattenförmigen Anordnung eines bienenwabenförmig strukturierten Stützgerüstes mit Wabenwänden, durch welche dieser Strang in Richtung der Wabenwände gepresst wird, welche an ihrer Aussenumfangsfläche gehalten ist und welche an ihrer in Richtung der Strangbewegung gesehen hinteren Fläche befestigte Formteile besitzt, welche in der Lage sind, den innerhalb des bienenwabenförmigen Stützgerüstes in Form von zueinander parallel liegenden Einzelsträngen fliessenden Werkstoff zu einer wabenförmigen, zusammenhängenden Struktur umzuformen.
Die Einrichtung zum Einpressen des Werkstoffstranges in das bienenwabenähnliche Stützgerüst kann beispielsweise ein kontinuierlich arbeitender Extruder sein oder ein diskontinuierlich arbeitender hydraulisch oder pneumatisch angetriebener Stempel, welcher innerhalb eines Zylinders wirkt, der den verformbaren, härtbaren Werkstoff enthält. Der Ausgang des Extruders oder des Zylinders kann direkt oder indirekt an die bienenwabenförmig strukturierte Stützgerüstplatte angeschlossen sein.
Diese Stützgerüstplatte besteht beispielsweise aus einem mit runden oder unrunden Löchern versehenen Blech, wobei die zwischen den Löchern liegenden Materialstege vorzugsweise extrem dünn gehalten sind. Diese Stege sind identisch mit den oben erwähnten Wabenwänden.
Die bienenwabenähnliche Stützgerüstplatte kann aber aus den verschiedensten Strukturen bestehen. Die als zusammenhängendes Gerüst ausgebildete Platte kann in Richtung des Werkstoffflusses durchgehende, vorzugsweise prismatische Löcher und zwischen diesen Löchern dünne Wände, also durchgehende, sehr viele, sehr eng und zueinander parallel liegende Löcher aufweisen, die rund, dreieckig, viereckig oder insbesondere- sechs- eckig sein können. So ist es z. B. möglich, Körper zu erhalten, deren Löcher etwa ein Zehntel bis einige Quadratmillimeter Querschnittsfläche und eine Länge von etwa einem bis einigen Zentimetern aufweisen.
Diese Stützgerüstplatte besteht vorzugsweise aus Metall. Die an der hinteren Fläche dieser Stützgerüstplatte befestigten Formteile sind beispielsweise in einer Ebene liegende, sich gegenseitig nicht berührende kleine PIättchen von z. B. runder, dreieckiger, viereckiger oder insbesondere sechseckiger Flächenform, die mit einem oder mehreren zu dieser Flächenform senkrecht stehenden Drähten an der bienenwabenförmigen Stützgerüstplatte angehängt sind. Auch diese Formteile und ihre Befestigungsmittel bestehen vorzugsweise aus Metall.
In einer besonderen Ausführungsform kann die Stützgerüstplatte aus einer Aneinanderreihung von zueinander parallel liegenden dünnwandigen Hülsen gebildet sein, die untereinander löt- oder schweisstechnisch und/oder formschlüssig verbunden sind, und insbesondere können die an dieser so gebildeten Stützgerüstplatte befestigten Formteile der hinteren Seite dieser Platte durch Fortsätze dieser die Stützgerüstplatte bildenden-Hülsen ausgebildet sein.
Es bilden insbesondere das Stützgerüstplattenbauelement, das daran befestigte Formteil und die Befestigungsmittel eine oben offene hülsenförmige Einheit, die als Formteil einen unteren geschlossenen Boden besitzt und deren Hülsenmantel zwischen den Bereichen der Stützgerüstplatte und dem unteren geschlossenen Boden Durchbrüche aufweist, wobei die zwischen den Durchbrüchen verbleibenden Hülsenmantelstege als Befestigungsmittel der bodenförmigen Formteile aufzufassen sind.
Fig. 1 zeigt beispielsweise ein solches komplexes dünnwandiges Hülsenbauelement in sechseckiger Form.
Der Bereich 11 bildet bei der parallelen Aneinanderreihung dieser Hülsenelemente zu einer Platte den Bereich des bienenwabenförmigen Stützgerüstes, durch welches in Pfeilrichtung der weiche, härtbare Werkstoff durchgepresst wird. Im Bereich 12 sind die Durchbrüche 121 des etwas gegenüber dem Bereich 11 eingeschnürten Hülsenmantels dargestellt. Diese Durchbrüche sind hier als Langlöcher ausgebildet. Zwischen diesen Durchbrüchen stehen die Stege 122, welche als Befestigungsmittel für den geschlossenen Boden der Hülse wirken.
Der Bereich 13 ist im Sinne der Erfindung als Formteil anzusehen. Er besteht aus dem untersten geschlossenen, eingeschnürten Stück der Hülse und ihrem verschlossenen Boden.
Fig. 2 bis 2b zeigen eine Aneinanderreihung derartiger komplexer Hülsenelemente 21, wobei im Gegensatz zu Fig. 1 die Hülsen rund ausgebildet sind. Die Durchbrüche 221 im Bereich der Formteilbefestigungen sind als runde Löcher ausgebildet. Fig. 2a ist ein Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 2 und Fig. 2b ein Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 2.
Fig. 2 und 2a zeigen auch den Einbau des komplexen Hülsensystems in einem Zylindermantel 24 und den zu verformenden, weichen, härtbaren Werkstoff 25, welcher von einem Stempel 26 in Pfeilrichtung durch das System der komplexen Hülsen gepresst wird.
Fig. 2 zeigt weiterhin den Austritt dieses weichen, härtbaren Werkstoffes 25 aus den Durchbrüchen 221 der unteren verjüngten Hülsenansätze und seine zum Strang mit einer wabenförmigen Struktur umgeformten Gestalt 27.
Die Fig. 2 und 2a zeigen nicht den Werkstoff 25 in den Hülsen 21. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde diese Schraffur hier absichtlich weggelassen.
Aus Fig. 2 ist zu ersehen, dass der Stempel 26 den Werkstoff 25 in die bienenwabenförmige Stützgemst- platte, die sich aus der Aneinanderreihung der oberen Hülsenteile 21 ergibt, einpresst und der Werkstoff dadurch zu Einzelsträngen umgeformt wird, dass diese Einzelstränge aus den Durchbrüchen 221 der Einzelhülsen austreten und sich weiterhin durch die unteren verjüngten Bezirke der Hülsen 21, welche einen geschlossenen Boden 213 besitzen, zu der Struktur 27 umformen. Die Hülsen 21 sind in ihrem oberen Bereich mit Lot 28 aneinander gelötet und an der Behälterwand 24 ebenfalls mit Lot 28 befestigt. An dieser äusseren Umfangsfläche der gesamten Hülsenanordnung wird das bienenwabenförmige, als Platte ausgestaltete Stützgerüst entgegen der Wirkung des durch den Fluss des Werkstoffes bedingten Pressdruckes von der Behälterwand 24 gehalten.
Würde in Fig. 2 bis 2b anstelle der runden Hülsen die 6-Kant-Hülse der Fig. 1 eingesetzt, so würde eine Werkstoffstruktur 27 entstehen, die einem 6kantigen Bienenwabengerüst ausserordentlich nahekommt.
Fig. 3 bis 3b zeigen eine den Fig. 2 bis 2b ähnliche Anordnung, wobei jedoch das bienenwabenförmige Stützgerüst nicht aus einer Aneinanderreihung von Hülsen gebildet ist, sondern aus zwei zueinander gekreuzten parallelen Scharen von hochkantstehenden Blechen 31.
Dieser Blechrost 31 ist in der Behälterwand 34 löttechnisch oder, wie gezeigt, formschlüssig (durch Einsetzen in Schlitze 38) gehalten. Die an der Stützgerüstplatte 31 befestigten Formteile 313 bestehen aus quadratischen Plättchen, an welchen je ein Stift 322 befestigt ist, der an seinem anderen Ende an dem bienenwabenförmigen Stützgerüst (Blechrost) 31 befestigt ist. Fig. 3a ist ein Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 3 und Fig. 3b ein Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 3.
Auch hier ist der Werkstoff 35 innerhalb des Bezirkes 31 und im gesamten Schnitt A-A (Fig. 3a) aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht durch Schraffur dargestellt.
Infolge der quadratischen Ausbildung der Formteilplättchen 313 ist das umgeformte Werkstoffgerüst nach
Verlassen der Anordnung als quadratisches Wabengerüst im Sinne der Fig. 3b ausgebildet.
Method and device for producing a body with a honeycomb structure
The present invention relates to a method and an apparatus for producing a body with a honeycomb-like structure.
The method according to the invention is characterized in that a soft, hardenable material is pressed as a strand into a honeycomb-like support structure in the direction of the longitudinal direction of the honeycomb walls, that this honeycomb-shaped support structure is held on its outer circumferential surface against the effect of the pressure caused by the flow of the material and that after passing through the honeycomb-shaped support structure, the material is transformed by molded parts attached to the lower surface of this support structure from its shape filling the support structure in the form of individual strands lying parallel to one another into a honeycomb-shaped, coherent structure and then leaves the zone of the molded parts as an endless strand.
In a special embodiment of the method, this endless strand is hardened outside the zone of the honeycomb-shaped support structure and its molded parts attached to it and divided into individual sections before, during or after this hardening.
A ceramic mass, such as clay, may be mentioned as a soft, hardenable material, for example, which can be kneaded well and, after reshaping within the meaning of the invention, is fired by the action of heat. A second example of such a material is a urea-formaldehyde condensation resin (thermoset), which is brought into a temporarily soft, kneadable form by fillers (e.g. chalk) and water and, after being formed into a honeycomb body within the meaning of the invention known chemical processes and possibly additional exposure to heat is brought to chemical hardening.
The invention also relates to a device for carrying out the method, which is characterized by a device for continuous or discontinuous pressing of a compact strand of the deformable, hardenable material, a plate-shaped arrangement of a honeycomb-shaped support structure with honeycomb walls, through which this strand is pressed in the direction of the honeycomb walls which is held on its outer circumferential surface and which has molded parts attached to its rear surface as seen in the direction of the strand movement, which are able to reshape the material flowing within the honeycomb-shaped support structure in the form of individual strands lying parallel to one another into a honeycomb-shaped, coherent structure .
The device for pressing the strand of material into the honeycomb-like support frame can be, for example, a continuously operating extruder or a discontinuously operating hydraulically or pneumatically driven punch that acts within a cylinder containing the deformable, hardenable material. The output of the extruder or the cylinder can be connected directly or indirectly to the honeycomb-shaped support frame plate.
This support frame plate consists for example of a sheet metal provided with round or non-round holes, the material webs lying between the holes preferably being kept extremely thin. These bars are identical to the honeycomb walls mentioned above.
The honeycomb-like support frame plate can, however, consist of the most varied of structures. The plate designed as a coherent framework can have continuous, preferably prismatic holes in the direction of the material flow and thin walls between these holes, i.e. continuous, very many, very narrow and parallel holes that are round, triangular, square or especially hexagonal could be. So it is e.g. B. possible to obtain bodies whose holes have about a tenth to a few square millimeters of cross-sectional area and a length of about one to a few centimeters.
This support frame plate is preferably made of metal. The molded parts attached to the rear surface of this support frame plate are, for example, in one plane, mutually non-touching small plates of z. B. round, triangular, square or in particular hexagonal surface shape, which are attached to the honeycomb support frame plate with one or more perpendicular to this surface shape wires. These molded parts and their fastening means are also preferably made of metal.
In a special embodiment, the support frame plate can be formed from a string of thin-walled sleeves lying parallel to one another, which are connected to one another by soldering or welding and / or in a form-fitting manner, and in particular the molded parts of the rear side of this plate attached to this support frame plate can be attached by extensions these sleeves forming the support frame plate may be formed.
In particular, the support frame plate component, the molded part attached to it and the fastening means form a sleeve-shaped unit which is open at the top and which has a lower closed base as a molded part and whose sleeve jacket has openings between the areas of the support frame plate and the lower closed base, with the sleeve jacket webs remaining between the openings are to be understood as fastening means of the floor-shaped molded parts.
1 shows, for example, such a complex thin-walled sleeve component in a hexagonal shape.
When these sleeve elements are arranged in parallel to form a plate, the area 11 forms the area of the honeycomb-shaped support structure through which the soft, hardenable material is pressed in the direction of the arrow. In the area 12, the openings 121 of the sleeve jacket, which is somewhat constricted compared to the area 11, are shown. These openings are designed as elongated holes here. The webs 122, which act as fastening means for the closed base of the sleeve, are located between these openings.
The area 13 is to be regarded as a molded part in the context of the invention. It consists of the lowest closed, constricted piece of the sleeve and its closed bottom.
FIGS. 2 to 2b show a series of such complex sleeve elements 21, in contrast to FIG. 1, the sleeves being round. The openings 221 in the area of the molded part fastenings are designed as round holes. FIG. 2a is a section along line A-A of FIG. 2 and FIG. 2b is a section along line B-B of FIG.
2 and 2a also show the installation of the complex sleeve system in a cylinder jacket 24 and the soft, hardenable material 25 to be deformed, which is pressed by a punch 26 in the direction of the arrow through the system of complex sleeves.
FIG. 2 also shows the exit of this soft, hardenable material 25 from the openings 221 of the lower tapered sleeve attachments and its shape 27, which has been formed into a strand with a honeycomb structure.
2 and 2a do not show the material 25 in the sleeves 21. For the sake of clarity, this hatching has been purposely omitted here.
From Fig. 2 it can be seen that the punch 26 presses the material 25 into the honeycomb-shaped support master plate, which results from the stringing together of the upper sleeve parts 21, and the material is formed into individual strands by these individual strands from the openings 221 of the individual sleeves and continue to form through the lower tapered regions of the sleeves 21, which have a closed bottom 213, to form the structure 27. The sleeves 21 are soldered to one another in their upper area with solder 28 and are also attached to the container wall 24 with solder 28. On this outer circumferential surface of the entire sleeve arrangement, the honeycomb-shaped support frame designed as a plate is held by the container wall 24 against the effect of the pressure caused by the flow of the material.
If, instead of the round sleeves, the hexagonal sleeve of FIG. 1 were used in FIGS. 2 to 2b, a material structure 27 would result which comes extremely close to a hexagonal honeycomb frame.
3 to 3b show an arrangement similar to that of FIGS. 2 to 2b, but the honeycomb-shaped support structure is not formed from a series of sleeves, but from two mutually crossed parallel sets of edgewise metal sheets 31.
This sheet metal grid 31 is held in the container wall 34 by soldering or, as shown, in a form-fitting manner (by inserting it into slots 38). The molded parts 313 fastened to the support frame plate 31 consist of small square plates, to each of which a pin 322 is fastened, which is fastened at its other end to the honeycomb-shaped support frame (sheet metal grate) 31. FIG. 3a is a section along line A-A of FIG. 3 and FIG. 3b is a section along line B-B of FIG.
Here, too, the material 35 within the region 31 and in the entire section A-A (FIG. 3a) is not shown by hatching for reasons of clarity.
As a result of the square design of the molded part platelets 313, the deformed material framework is after
Leaving the arrangement designed as a square honeycomb structure in the sense of FIG. 3b.